Мультиплексный канал

(23)Приоритет по делам иэооретеиий и открытий(72) Авторы изобретения Р. И. Заславский, В. Н, Харитонов, А, П. середин и Е. П. Шептунов Киевский ордена Трудового Красного Знамени завод вычислительных и управляющих машин(54) МУЛЬТИПЛЕКСНЫЙ КАНАЛ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при конструировании мультип.сксных каналов ввода. вывода.Известны мультиплексные каналы автономного либо встроенного типа, содержащие боль. шое число подканалов. Такой канал способен выполнять одновременно несколько операций ввода-вывода. Работающие внешние устройства (ВУ) периодически устанавливают связь с ка 1 О налом для приема либо выдачи данных (обычно байта). В каждом сеансе связи канал считывает из памяти подканалов управляющее слово (УС), связанное с данным ВУ и указывающее вид операции (запись либо чтение), те 15 кущий адрес данных в оперативной памяти и светчик байтов. Затем производится передача байта между ВУ и оперативной памятью, модификация адреса и счета в УС и запись УС в память подканалов.Известно устройство, содержащее регистр данных и регистр управляющего слова, соединенные по входу и выходу с информационной магистралью оперативной памяти. К входу и выходу регистра данных подключена также информационная шина интерфейса ввода-вывода. В этом устройстве память подканалов является частью оперативной памяти 1.Недостаток его заключается в уменьшении пропускной способности канала и производительности вычислительной системы, обусловленном большими затратами времени на считывание и запись управляющих слов.Наиболее близким к предлагаемому является устройствосодержащее регистр адреса, первый выход которого соединен с адресной шиной оперативной памяти, а второй выход и первый вход соединены с информационной ши. ной интерфейса и с первыми входом и выходом регистра данных, вторые вход и выход которого подключены к информационной шине оперативной памяти и к первым входу и выходу регистра управляющего слова, второй выход которого соединен с адресной шиной оперативной памяти. Устройство содержит местную память, предназначенную для хранения управляющих слов. Объем этой памяти значителен, поскольку устройство имеет много под.723559 3каналов (обычно от 32 до 256). В каждый период времени операции ввода-вывода выпол. няются только на нескольких внешних устрой. ствах, следовательно лишь несколько управля. юших слов являются активными, а остальная часть местной памяти в каждый период времени не используется 121.Недостатком данного устройства является расход оборудования на построение местной памяти подканалов значительного обьема.оЦель изобретения - упрощение устройства,Поставленная цель достигается тем, что в мультиплексный канал, содержащий регистр адреса, первый выход которого соединен с адресной шиной оперативной памяти, а второй выход 15 и первый вход соединены с информационной шиной интерфейса и с первыми входом и выходом регистра дапных, вторые вход и выход которого подключены к информационной шине оперативной памяти и к первым входу и выходу регистра управляюшего слова, второй выход которого соединен с. адресной шиной оперативной памяти, введены блок ассоциативных регистров и блок сравнения, первый вход; которого соединен с первым выходом регистра адреса и с первым входом блока ассоциативных регистров, первый выход которого подклю. чен ко второму выходу регистра управляющего слова и ко второму входу блока сравнения, выход которого соединен со вторым входом блока ассоциативных регистров, второй выход и третий вход которого соединены соответственно со вторым входом и с третьим выходом регистра управляющего слова.На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит регистр 1 управля-. ющего слова, регистр 2 данных, регистр 3 адреса, блок 4 ассоциативных регистров с нризнаковой 5 и информационной 6 частями, блок 7 сравнения, информационную 8 и адресную 9 шины оперативной памяти, информационную шину 10 интерфейса ввода-вывода.Устройство работает следующим образом.Процессор, инициируя операцию ввода-вывода, посылает в канал адрес внешнего устройства и управляющее слово, которые помещаются в регистры 3 и 1 соответственно, Канал производит выборку внешнего устройства и настраивает его на выполнение операции, Затем для обслуживания данной операции выбирается любой незаня. тый реестр из числа ассоциативных регистров блока 4. Занятость регистра указывается специ. альным разрядом-указателем в признаковой части 5. В признаковую часть 5 выбранного ре. гистра помещается адрес внешнего устройства из регистра 3, а в информационную часть б - управляющее слово иэ регистра 1, Управление регистрами и узлами устройства производится узлом местного управления, если канал авто 4номный, или центральным управлением процессора, есди канал встроенного типа (эти уз. лы управления на чертеже не показаны),Когда внешнее устройство подготовитсяк выдаче или приему данных, оноустанавливает связь с каналом и по шине 10 посылает свой адрес, который записывается в регистр 3.Блок 7 отыскивает ассоциативный регистр,связанный с данной операцией, для чего содержи.мое признаковых частей 5 всех ассоциативных регистров анализируется на равенство с кодом в регистре 3. Выбирается тот регистр, для кото. рого имеет место совпадение. Потенциалами на выходе блока 7 информационная часть 6 этого регистра подключается по выходу и входу к ре. гистру 1. Из ассоциативного регистра в регистр 1 переписывается управляющее слово, указывающее направление передачи данных, связанный с этой передачей участок оперативной памяти и так далее. Производится передача байта, данных из внешнего устройства через шину 10, регистр 2 и шину 8 в оперативную память, либо в противоположном направлении.Адрес обращения к оперативной памяти устанавливается на шине 9 с выхода 11 адресной части регистра 1, Затем в этом регистре корректируется на единицу адрес данных и счетчик байтов. После передачи байта или группы байтов внешнее устройство отсоединя. ется от канала, скорректированное управля. юшееслово возврашается из регистра 1 в ассоциативный регистр.При каждом очередном подключении внешнего устройства для передачи данных описанные действия повторяются. Канал может обращаться в оперативную память не побайтно, а словами. Он формирует слово из байтов (в операции чтения) или распределяет слово на байты (в операции записи) и хранит обрабатываемое слово в ассоциативном регистре вместе с управляющим словом. Средства реализации обмена с памятью словами на чертеже не показаны.После окончания операции связанный с нею ассоциативный регистр освобождается и может использоваться для выполнения другой операции ввода. вывода с любым внешним устройством, Параллельно с рассмотренной операцией и подобно ей могут выполняться еше несколько операций: ввода-вывода, каждая из которых обслуживается о 1 тним из ассоциативных регистров блока 4.Если процессор пытается начать очередную операцию ввода. вывода в момент времени, когда все ассоциативные регистры заняты, канал может отказаться от ее выполнения до окончания одной из текущих операций. В этоМ случае каналу не требуется память помимо ассоциативных регистров для хранения управ 723559ляющих слов, однако количество выполняемых операций ввода. вывода ограничиваетсячислом ассоциативных регистров. Для избежа.ния этого ограничения предлагаемый каналсодержит память подканалов, расположеннуюв оперативной памяти,Если во время инициирования очереднойоперации ввода. вывода все ассоциативные регистры блока 4 заняты, канал производит запуск внешнего устройства и затем передаетуправляющее слово из регистра 1 по шине 8в память подканалов для записи, Адрес обрашения к памяти подканалов определяется адресом внешнего устройства, который посылается на шину 9 с выхода регистра 3. Когда 1 Бэто внешнее устройство устанавливает связьс каналом для передачи данных, блок 7 по, несовпадению содержимого регистра 3 и признаковых частей 5 определяет отсутствие ассоциативного регистра, связанного с данной операцией. Затем блок 7 отыскивает свободный регистр или, если свободных. нет, ассоциативныйрегистр, используемый реже остальных. Потенциалами на выходе блока 7 производится выборка наименее активного регистра, и содержимое его информационной части 6 посылаетсячерез регистр 1 и шину 8 в память подканаловдля записи, Адрес записи устанавливается на шине 9 с выхода приэнаковой части 5 этого регистра. Затем из памяти подканалов считывает- ЗОся управляющее слово устройства, подключенного в данный момент к каналу. Это управляютцее слово помещается в регистр 1 после передачи данных корректируется и записываетсяв информационную час:ь 6 только что освобожденного регистра. В признаковую часть 5 записывается адрес внешнего устройства из регистра 3. Если имеется свободный ассоциативныйрегистр, канал работает таким же образом, новыгрузка содержимого регистра в память под Оканалов не производится,Обращение в память подканалов происходит11лишь в случае, если число параллельно выполняемых операций превышает количество ассоциативных регистров. Поскольку выгрузке-загруз. 45ке подвергаются наименее активные регистры,эти обращения имеют место в сеансах связие наиболее медленными из одновременно рабоЪтающих внешних устройств. Следовательно, обращения в память подканалов редки и практически не снижают. пропускную способность канала, если он, например, располагает двумя ас.социативными регистрами и выполняет операции с устройствами А, В и С, нмеюшими быст.родействие 1000, 100 и 10 байтов в секундусоответственно. Обращение в памяти подканаловпроисходит во всех сеансах связи с устройствами С и в десяти из каждых ста сеансов связис устройством В, т.е. в двадцати сеансах из 1110.1110,Изобретение создает экономию оборудованияза счет уменьшения объема местной памяти, таккак предлагаемый канал, имея те же характеристики, содержит лишь несколько регистров,дополненных признаковой частью (размером 1байт) и общих для всех подканалов, Особенность канала, связанная с работой словами, неснижает эффективности изображения.Формула изобретенияМультиплексный канал, содержащий регистр адреса, первый выход которого соединен с адресной шиной оперативной памяти, а второй выход и первый вход соединены с информа- ционной шиной интерфейса и с. первыми входоми выходом регистра данных, вторые вход и выход которого подключены к информационной шине оперативной памяти и к первым входу и выходу регистра управляющего слова, второй выход которого соединен с адресной шиной оперативной памяти, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью упрощения устройства, он содержит блок ассоциативных регистров и блок сравнения, первый вход которого соединен с первым выходом регистра адреса и с первым входом блока ассоциативных регистров, первый выход которого подключен ко второму выходу регистра управляющего слова и ко второму входу блока сравнения, выход которого соеди нен со вторым входом блока ассоциативных регистров, второй выход и третий вход которого соединены соответственно с вторым входом и с третьим выходом регистра управляющего слова.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США М 3504345, кл. 342 - 172.5,опублик. 1970.2. Патент США У 3432813, кл. 342 - 172.5,опублик, 1969 (прототип).723559Составитель А. ШередиРедактор Л. Алексеенко Техред М.Келемешрректор М.демчиЗаказ 928/14 Тираж 751 ПодписноЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород .ул. Проект